• 콘크리트학회논문집
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• 제28권3호
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• pp.349-356
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• 2016

본 연구는 다양한 농도의 탄산나트륨($Na_2CO_3$)로 활성화된 대량치환슬래그 시멘트(HVSC)의 초기강도 향상에 관한 연구이다. 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)에 대해 고로슬래그 미분말(GGBFS)을 질량의 50에서 90% 치환하였고, 페이스트 믹싱전에 건조한 분말재료를 서로 섞어 두었다. $Na_2CO_3$는 전체 결합제(binder, OPC+GGBFS) 중량의 0, 2, 4, 6, 8 그리고 10%를 혼합하였다. 모든 배합의 물-결합재 비(w/b)는 0.45로 일정하게 하였다. 압축강도, 초음파속도(UPV), 흡수율 그리고 XRD를 초기재령(1일과 3일)에서 실시하였다. V5(50% OPC + 50% GGBFS), V6(40% OPC + 60% GGBFS) 그리고 V7(30% OPC + 70% GGBFS) 시험체에서는 6% $Na_2CO_3$에서, V8(20% OPC + 80% GGBFS)과 V9(10% OPC + 90% GGBFS) 시험체에서는 10% $Na_2CO_3$에서 최고강도가 나타났다. UPV와 흡수율은 압축강도 특성과 유사한 경향을 나타내었다. XRD 분석결과 수화반응생성물질은 CSH 그리고 calcite($CaCO_3$)가 나타났다. 이러한 결과를 볼 때 HVSC 페이스트의 초기강도에는 $Na_2CO_3$의 혼합이 $Na_2CO_3$를 혼합하지 않은 경우와 비교하여 더 좋은 결과를 나타내었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.435-441
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• 2017

자기치유에 관한 연구는 현재 다각화되었으며 연구를 평가하는 방법도 다양해졌다. 그중에서, 스캐닝 전자 현미경(SEM)을 통해 획득된 반사전자(BSE) 이미지는 균열에서의 자기치유 효과를 평가하는 수단으로 시도되었다. BSE 이미지를 평가하기 위해서 정교한 시편 전처리가 대단히 중요하다. 에폭시 함침은 경화체의 입자, 기공과 인공 균열 내부에 투입되어 새롭게 생성된 자기치유 수화물의 구조를 안정화시키고 변형 없이 연삭 및 연마의 응력을 견딜 수 있게 한다. 함침 시편은 표면을 매끄럽게 하고 고해상도의 BSE 영상을 얻기 위해 건조 연마 후 습식 연마용 다이아몬드 서스펜션으로 연마한다. 함침과 연마가 된 자기치유 시편의 자기치유 수화물을 평가한 결과, 생성된 수화물은 인공균열의 표면에 형성되었으며 자기치유 물질은 $Ca(OH)_2$와 C-S-H로 확인되었다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제5권4호
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• pp.273-281
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• 2007

본 연구에서는 핵폐기물 매립장의 인공 방벽으로 사용되는 시멘트 물질들과 주변 지하수 반응 결과로 형성되는 강알칼리성 지하수와 주변 암과의 반응을 통해 변화되는 지하수 특성을 지구화학 모델링을 통해 예측하고자 하였다. 연구 결과 시멘트 수화반응을 통해서 pH는 13.3를 나타내었으며 이때 생성되는 광물들은 Brucite, Katoite, Calcium Silicate Hydrate(CSH 1.1), Ettringite, Hematitie, Portlandite였다. 이들 광물들과 경주 지역에서 채취된 지하수의 반응 모델링에서는 지하수의 pH가 12.4로 예측되었다. 이러한 강알칼리성 지하수와 주변 화강암과의 반응은 $10^3$ 년 동안 반응속도 모델링을 통해 모사하였다. 그 결과 지하수의 최종 pH는 11.2였으며 pH는 규산염 광물과 CSH 광물들의 용해 침전에 의해 조절되고 있었다. 또한 지하수 수질도 이들 광물들과 점토광물 및 산화광물들의 용해 침전에 의해 결정되고 있었다. 본 연구 결과는 장기간 동안의 강알칼리성 지하수와 주변 암과의 반응 모델링을 통해 지구화학 및 수질 변화를 예측함으로서 인공 방벽의 안정성 평가에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제28권2호
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• pp.205-212
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• 2016

본 연구는 고로슬래그 미분말(GGBFS)의 구성성분이 알칼리 활성화 슬래그 시멘트(AASC)에 미치는 영향에 관한 연구이다. 산화알루미늄($Al_2O_3$)을 고로슬래그 미분말 중량에 대해 2~16% 혼합하였다. 활성화제는 KOH를 사용하였고, 물-결합재 비는 0.5이다. 강도 향상은 $Al_2O_3$ 혼합률이 증가함에 따라 수화반응의 향상으로 나타난다. 재령 28일에서 가장 높은 강도는 2M KOH + 16% $Al_2O_3$와 4M KOH + 16% $Al_2O_3$일 때이고 각각 30.8 MPa과 45.2 MPa이였다. 재령 28일에서 2M KOH + 16% $Al_2O_3$의 강도는 2M KOH ($Al_2O_3$ 미첨가) 보다 46% 향상되었다. 또한 4M KOH + 16% $Al_2O_3$의 강도는 4M KOH ($Al_2O_3$ 미첨가) 보다 44% 향상되었다. 결합재에서 $Al_2O_3$ 혼합률이 증가함에 따라 모든 재령에서 강도가 증가하였다. AASC에서 초음파속도(UPV)는 강도와 유사한 경향을 나타내었지만 흡수율과 공극률은 $Al_2O_3$의 혼합률이 증가함에 따라 강도경향과 상반된 경향을 나타내었다. $Al_2O_3$ 혼합률이 높은 시험체에서 반응생성물질의 Al/Ca와 Al/Si가 증가하였다. SEM과 EDX 분석을 통해 $Al_2O_3$의 혼합은 더욱 치밀한 미세조직을 형성한 것을 확인하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제3권3호
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• pp.277-282
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• 2015

본 연구는 고품질의 재생골재 제조시 발생하는 폐콘크리트 미분말을 콘크리트용 혼화재료로 활용하기 위한 연구이며, 분말도는 $928cm^2/g$인 폐콘크리트 미분말에 대하여 검토하였다. 폐콘크리트 분말의 주요 특징은 시멘트와 유사한 각진 입형을 나타내고 있었으나 입자 표면에 수화생성물들이 부착되어 있었다. 또한 시멘트와 비교하여 폐콘크리트 분말의 입자 크기는 크게 나타났으며, 화학성분은 $SiO_2$ 함량이 높게 나타났다. 한편, 도로포장은 대부분이 표층에 불투수층인 아스팔트 및 시멘트 콘크리트를 사용한 포장으로 노상과 표층이 차단됨에 따라 노상의 흙은 점진적으로 산성화가 진행되어 영양물질이 부족하여 미생물이 서식하지 못하게 될 뿐만 아니라 토양의 건조화가 진행되어 여러 가지 환경문제가 발생하고 있다. 연구 결과 개발된 Road Compound 및 New Road Compound로써 표층흙을 고화시킬 목적으로 사용할 경우 압축강도를 5MPa에서 최대 29MPa정도까지 발현시킬 수 있으므로 흙포장 도로의 사용목적에 따라 즉 압축강도가 12~15MPa 범위에서는 보도 및 자전거도로용, 15~18MPa 범위에서는 경교통로 및 주차장용, 18~25MPa 범위에서는 일반도로용으로 사용이 가능할 수 있을 것으로 판단된다. 또한, Road Compound 및 New Road Compound의 혼합률을 조정하면 지반개량공사에 있어 연약지반 개량 및 안정처리용 등으로 폭 넓게 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권1호
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• pp.1-7
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• 2017

초기재령에서의 콘크리트 거동은 시간의 증가에 따른 수화반응에 따라 변화하는데, 염해 저항성과 강도 특성은 다르게 변화한다. 본 연구에서는 재령이 28일에서 6개월로 증가하면서 변화하는 강도 및 염해 저항특성을 보통 콘크리트에 대하여 분석하였다. 이를 위해 3개의 물-시멘트비를 가진 일반 콘크리트에 대하여, 재령 28일과 6개월 수중양생을 수행하였으며, 강도, 염화물 확산계수, 통과전하량을 평가하였다. 재령이 28일에서 6개월로 증가하면서 강도변화는 135.3~138.3% 수준으로 증가하였으나, 염화물 확산계수의 경우 41.8%~51.1% 수준으로, 통과전하량의 경우 53.6%~70.0% 수준으로 감소하였다. 염화물 확산계수와 통과전하량의 경우는 비교적 비슷한 수준으로 감소하였는데, 두 결과는 전기장 내에서의 염화물 이동에 지배적이기 때문이다. 또한 강도의 변화비보다 염화물 확산계수 및 통과전하량의 변화비가 크게 증가하였는데, 이는 공극특성의 제곱에 비례하여 물질이동 특성이 변하기 때문이다.

• 에너지공학
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• 제27권2호
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• pp.55-60
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• 2018

폐자원으로 분류되는 화력발전소의 석탄재와 제강슬래그(KR슬래그)를 주 재료로 활용하여 저강도 고유동채움재를 제조하였다. 산업부산물의 활용방안을 확대하고 중금속 용출 억제 등의 환경적 안정성을 확보하기 위해 화력발전소 바닥재(bottom ash)와 KR슬래그는 7:3으로 혼합하여 탄산화반응($CO_2$고정화)을 실시하였다. 연구결과 석탄바닥재의 기공이 많아 $CO_2$고정화 물질 함량이 증가할수록 물비율이 증가하였다. 배합 중 분체함량이 증가할수록 블리딩율이 저하되는 것을 확인하였다. 1종 보통 포틀랜드 시멘트(OPC)함량이 감소할수록 수화반응의 활성화가 저하되어 압축강도는 감소하였다. 하지만 배합 조성을 적절히 조절할 경우 저강도 고유동 채움재가 요구되는 2.0MPa의 압축강도는 충족시킬 수 있는 결과를 확보하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제18권3호
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• pp.27-35
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• 2009

부존자원의 대량소비로 인해 자원고갈 문제와 이에 따라 발생하는 폐기물처리 문제가 대두되고 있는 가운데 두 가지 문제를 동시에 해결하기 위해 현재의 사회구조를 자원소비형에서 자인순환형으로 변화하기 위할 노력이 진행되고 있다. 이런 노력의 일환으로 국내 발생 폐기물 중 가장 높은 비중을 차지하고 있는 건설폐기물에 관심이 급증하고 있지만 종합적인 처리에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 건설폐기물의 가장 많은 단일 물질인 폐콘크리트의 자원순환을 위한 고품질 순환골재 생산 공정 연구를 진행하였다. 굵은 골재, 잔골재, 시멘트 등이 수화물의 형태로 결합되어 있는 폐콘크리트를 가열전처리 방법과 Autogenous mill을 이용한 단체분리를 통해 고품질의 콘크리트용 순환 굵은 골재를 회수하였으며, 파분쇄 후 생산된 폐콘크리트 미분은 sink/float 분리를 통한 비중분리 특성을 파악한 후 간섭침강분리를 통해 정제과정을 거쳐 고품질의 콘크리트용 순환 잔골재를 생산하였다. 따라서 본 연구를 통해 전체 건설폐기물 중 가장 높은 비중을 차지하는 폐콘크리트를 고품질 순환골재로 재활용 할 수 있는 자원순환형 처리 공정을 개발하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권2호
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• pp.216-222
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• 2021

해수 담수화 플랜트에서 배출되는 농축수의 새로운 활용방안을 모색하기 위한 실험이다. 본 연구에서는 염화이온 고정화 효과가 뛰어난 메타카올린을 주요 결합재로 하고 활성화제로 10%와 20%의 산화칼슘을 치환하였다. 그리고 정수(tap-water; TW)와 농축수(reverse osmosis desalination water; RW)를 혼합수로 사용하였다. 실험결과 RW를 사용한 mixture는 TW 보다 더 높은 압축강도를 보였다. 또한 낮은 물-흡수율과 높은 밀도를 나타내었다. RW를 혼합수로 사용한 mixture에서는 Friedel's salt라는 수화반응물질을 관찰할 수 있었다. 강재의 부식문제를 고려한다면 RW는 무철근 콘크리트, 벽돌, 경계석 등의 제품에 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 RW의 해양 방출이외에 새로운 활용방안을 제시한 것에 의미 있다고 생각된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권1호
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• pp.24-34
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• 2020

본 연구는 nano-silica solution(NSS)을 배합수 중량치환방법을 사용한 OPC-slag cement의 특성에 관한 연구이다. 새로운 치환방법은 선행연구들보다 높은 NSS 치환율의 시멘트에 대한 거동을 연구하기 위한 기초 단계이다. NSS는 배합수 중량의 10%, 20%, 30%, 40%, 그리고 50% 치환하였다. 그 결과 역학적 및 미세구조적 특성이 향상되는 결과를 보였다. 이는 두 가지 원인으로 요약된다. 첫 번째는 NSS를 배합수중량 치환하면 나노 실리카 입자의 균질한 분산작용이 향상된다. 이는 초기 수화작용을 촉진한다. 두 번째는 배합수 보다 밀도가 큰 NSS의 치환은 w/b를 감소시킨다. 이는 치밀한 수화반응물질을 형성시킨다. 새로운 치환방법은 선행연구에서 밝혀진 분말형 나노 실리카 입자를 사용한 결과와 비교하여 역학적과 미세구조 특성의 저하가 나타나지 않았다. 따라서 본 연구에서 사용한 NSS를 배합수 중량 치환한 방법은 OPC-GGBFS cement의 배합에 적용 가능할 것으로 판단된다.